第八章 柴油機的調速裝置

1、第八章 柴油機調速裝置 改變柴油機的油量調節(jié)機構，使其轉速調節(jié)到規(guī)定的轉速范圍稱為柴油機調速。第一節(jié) 調速的必要性和調速器的類型第二節(jié) 超速保護裝置第三節(jié) 調速器的性能指標第四節(jié) 機械式調速器工作原理與特點第五節(jié) 液壓調速器第六節(jié) 電子調速器第七節(jié) 調速器的故障與管理本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束第一節(jié)調速的必要性和調速器的類型一、 柴油機調速的必要性二、 調速器的類型本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束一、柴油機調速的必要性 1船舶發(fā)電柴油機 2船舶主機本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束二、 調速器的類型 1按調速范圍分類 (1) 極限調速器

2、 (2) 定速調速器 (3)雙制式調速器 (4)全制式調速器 2按執(zhí)行機構分類 (1) 機械式調速器 (2) 液壓調速器 (3) 電子調速器本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(1) 極限調速器 只用于限制柴油機的最高轉速不超過某規(guī)定值，而在轉速低于此規(guī)定值時不起調節(jié)作用的調速器稱極限調速器。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(2) 定速調速器 亦稱單制調速器，是在任何負荷下直接調節(jié)供油量以保持柴油機在預定轉速下穩(wěn)定運轉的調速器。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(3)雙制式調速器 能維持柴油機的最低運轉轉速并可限制其最高轉速的調速器稱雙制式調速器

3、，其中間轉速由人工手動調節(jié)。這種調速器能改善柴油機怠速工況的穩(wěn)定性和限制最高轉速。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(4)全制式調速器 在從最低穩(wěn)定轉速到最高轉速的全部運轉范圍內，均能自動調節(jié)油量以保持任一設定轉速不變的調速器稱全制式調速器。這種調速器廣泛用于船舶主機及柴油發(fā)電機組本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(1) 機械式調速器 亦稱直接作用式調速器 它是直接利用飛重產生的離心力去移動油量調節(jié)機構以調節(jié)柴油機的轉速。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(2) 液壓調速器 亦稱間接作用式調速器 它是利用飛重產生的離心力控制一個功率放大元件(稱伺

4、服器)，再利用其液壓作用所產生的更大動力去移動油量調節(jié)機構來調節(jié)柴油機轉速。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(3) 電子調速器 信號監(jiān)測或執(zhí)行機構采用電氣方式的調速器稱電子調速器。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束第三節(jié) 調速器的性能指標 調速性能試驗1調速器的動態(tài)指標1)瞬時調速率2)穩(wěn)定時間ts2調速器的靜態(tài)指標1)穩(wěn)定調速率2)轉速波動率或轉速變化率3)不靈敏度本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束1)穩(wěn)定調速率 調速器標定工況的穩(wěn)定調速率是指當操縱手柄在標定供油位置時，最高空載轉速n0max與標定轉速nb之差同標定轉速nb比值的百分數(shù)， 即

5、%100max02bbnnn在國外稱速度降(speed drop)。亦稱靜速差 本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結 束穩(wěn)定調速率的作用 穩(wěn)定調速率用來衡量調速器的準確性。其值愈小，表示調速器的準確性愈好。 對單臺柴油機運轉允許，此時柴油機將不隨外界負荷變化而保持恒速運轉。 幾臺柴油機并聯(lián)工作時，為使各機負荷分配合理，穩(wěn)定調速率不能為零。本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結 束對穩(wěn)定調速率大小的要求 船用主機穩(wěn)定調速率應不超過10%，交流發(fā)電柴油機的應不超過5%。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束2)轉速波動率或轉速變化率 柴油機在穩(wěn)定運轉時轉速變化的程度稱轉速波動

6、率。這種轉速波動主要由柴油機回轉力矩不均勻引起的。 表征柴油機在穩(wěn)定工況下轉速波動的大小，表征轉速變化的大小。 一般在標定工況時，（），（）。本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結 束轉速波動率或轉速變化率 式中：ncmax測定期間的最高轉速，r/min;ncmin測定期間的最低轉速，r/min;nm測定期間的平均轉速， nm（ncmaxncmin）， r/min。轉速波動率 %100)(minmaxmmccnnnn轉速變化率 %100minmaxmccnnn本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束3)不靈敏度 國外稱盲區(qū)(Dead band) 當柴油機在一定負荷下穩(wěn)定運轉時，由

7、于調速機構中存在間隙、摩擦阻力，若轉速稍有變化，調速器不能立即改變供油量。直到轉速變化量足夠大時，調速器才能開始起到調節(jié)供油量的作用。這種現(xiàn)象稱為調速器的不靈敏性。 通常用不靈敏度來表示不靈敏區(qū)域的大小。/本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結 束不靈敏度 式中： n柴油機轉速減少時，調速器開始起作用時的轉速，r/min； n柴油機轉速增加時，調速器開始起作用時的轉速，r/min； nm柴油機平均轉速，nm(nn），r/min。 一般規(guī)定在標定轉速時（）， 在最低穩(wěn)定轉速時（）。%10012mnnn不靈敏度本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束1)瞬時調速率 我國有關規(guī)范要求發(fā)

8、電柴油機的 ；1(突加50%后再加50%全負荷) 10%。突減負荷瞬時調速率 %100max1bbnnn突加負荷瞬時調速率 %100max0min1bnnn本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束2)穩(wěn)定時間ts 轉速穩(wěn)定時間ts是指從突加(或突減)全負荷后轉速剛偏離最高空載轉速的波動范圍(或剛偏離標定轉速的波動范圍)到轉速恢復到標定轉速的波動范圍(或到轉速剛恢復到最高空載轉速的波動范圍)為止所需要的時間(以秒計)。 ts一般限制在5s10s，交流發(fā)電機組柴油機要求ts 5s。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束第二節(jié)、超速保護裝置 規(guī)范規(guī)定 凡標定功率大于220kW的

9、船用主機和船用柴油發(fā)電機應分別裝設超速保護裝置，以防主機轉速超過120%標定轉速和柴油發(fā)電機轉速超過115%標定轉速。 組成: 轉速鑒測器、伺服機構和停車機構 轉速鑒測器的類型：離心式、電磁式、氣壓式。 離心式利用飛塊-彈簧測定轉速，用于中型柴油機； 電磁式利用電磁感應原理測定轉速，用于中、低速機； 氣壓式利用增壓空氣壓力測定轉速，僅適用于機械增壓的小型柴油機。 伺服機構有彈簧式、氣壓式、液壓式。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束第四節(jié) 機械式調速器工作原理與特點 組成： 機械式調速器主要由飛重、滑動套筒及調速彈簧。 工作原理： 特點： 機械式調速器不能保持柴油機調速前后的轉速

10、不變當外負荷減少時，調節(jié)后的轉速要比原來的轉速稍高；而當外負荷增加時，調節(jié)后的轉速要比原來的轉速稍低。 原因： 感應元件與油量調節(jié)機構之間采用的是剛性連接。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束第五節(jié) 液壓調速器 液壓調速器與機械式調速器的主要區(qū)別： 液壓放大機構(稱液壓伺服器)；反饋(補償)機構。 一、液壓調速器的工作原理1無反饋液壓調速器2剛性反饋液壓調速器3彈性反饋液壓調速器4雙反饋液壓調速器彈性反饋機構保證調節(jié)穩(wěn)定性；剛性反饋機構使調節(jié)過程中具有一定的穩(wěn)定調速率本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結 束二、液壓調速器的典型結構 Woodward UG液壓調速器(1, 2

11、, 3) Woodward PGA型液壓調速器本章目錄一級子目錄二級子目錄上一頁下一頁結 束三、液壓調速器的輔助裝置 1.掃氣壓力燃油限制器 2.負荷（螺距）控制系統(tǒng) 3.電磁閥切斷裝置本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束1穩(wěn)定調速率的調整 穩(wěn)定調速率的作用 =0 ()1 ()2 ()1= ()2 速度降機構(剛性反饋機構)進行調節(jié) Woodward UG液壓調速器 Woodward PGA型液壓調速器本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束2穩(wěn)定性調節(jié) 對反饋系統(tǒng)進行綜合調節(jié)，以獲得盡可能小的瞬時調速率和盡可能短的穩(wěn)定時間Ts。 反饋系統(tǒng)調節(jié)的環(huán)節(jié)： 一是扳動反饋指針

12、；二是調節(jié)補償針閥的開度。 穩(wěn)定性調節(jié)的原則 在盡可能小的反饋指針刻度下，保證針閥開度符合相應說明書的要求。 在任何情況下均不得把補償針閥全部關死。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束穩(wěn)定性調節(jié)的步驟 (1)調整前的準備 空車運轉，轉速和調速器的滑油溫度上升到正常值時，方能進行調節(jié)。 (2)調速器滑油驅氣 將反饋指針放在最大位置，補償針閥旋出幾轉，使機器處于游車狀態(tài)。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束穩(wěn)定性調節(jié)的步驟 (3)無負荷調節(jié) 將反饋指針置在刻度3處。每次增加兩格，最大7格 逐漸關小補償針閥，直至柴油機轉速波動剛好消失為止，檢查此時針閥的開度。 先將針閥慢

13、慢地完全關死，然后再回到原來的位置，記住轉動的圈數(shù)是否符合要求。 調節(jié)靜速差機構，以增大靜態(tài)速差(即增加穩(wěn)定調速率)，再重復調節(jié)，直到滿意。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束穩(wěn)定性調節(jié)的步驟 (4)有負荷調節(jié)： 使柴油機承受負荷，在所需要的各種轉速下，檢查調速器的穩(wěn)定性。 調整的步驟與無負荷時相同。一般只要稍稍調節(jié)一下反饋指針或補償針閥即可 型調速器設有反饋指針，只需調節(jié)針閥，需使針閥開度符合1/16轉2轉的要求。 如在針閥幾乎關死的情況下，仍不能恢復穩(wěn)定運轉，則需換用一個剛度較大的阻尼彈簧本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束3速度設定的調節(jié)(PGA調速器) 主要

14、包括： 氣動低速設定值調節(jié)， 控制空氣壓力與相應轉速范圍調節(jié)， 手動設定旋鈕的最高轉速調節(jié)。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束第四節(jié) 電子調速器 電子調速器的種類一、 電子調速器的基本組成二、電子調速器的工作原理三、典型電子調速器簡介(1, 2)本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束電子調速器的種類 (1)全電子調速器 (2)電液或電氣調速器 (3)液電雙脈沖調速器 在普通的液壓調速器上加裝電子式的負載信號感測裝置本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束一、 電子調速器的基本組成 雙脈沖電子調速器的基本組成 轉速傳感器：用于監(jiān)測柴油機軸系轉速的變化，并按比

15、例產生交流電壓輸出； 負荷傳感器：監(jiān)測柴油機負荷(如電壓、電流、相位)的變化并按比例轉換成直流電壓輸出； 速度控制單元：接受轉速傳感器和負荷傳感器的輸出電壓信號，將控制信號送往執(zhí)行機構。 執(zhí)行機構：根據(jù)輸入的控制信號以電力方式或液壓方式拉動柴油機的油門進行調速。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束第七節(jié) 調速器的調整與管理 一、液壓調速器的調整 二、調速器的故障與管理本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束一、液壓調速器的調整 1穩(wěn)定調速率的調整 2穩(wěn)定性調節(jié) 3速度設定的調節(jié)本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束二、調速器的故障與管理 1、 調速器的常見故

16、障 2、調速器的維護管理本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束一、 調速器的常見故障 當調速器工作性能不好時通常應考慮以下三方面因素： 柴油機工作性能惡化；調速器某些輔助設備失常；調速器本身失常。 柴油機轉速變化過程異常的檢查項目 調速器的故障本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束柴油機轉速變化過程異常的檢查項目(1)確認柴油機的負荷變化是否超出了柴油機的標定負荷。(2)檢查各缸負荷是否嚴重不均，是否正常發(fā)火，噴油器是否在正常工作狀態(tài)。(3)檢查調速器與噴油泵之間的杠桿傳動機構是否卡滯或間隙過大而松動。(4)檢查調速器負荷指針的零位與噴油泵的零位是否一致。(5)檢查調速

17、器的設定機構、控制空氣壓力等是否正常。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束調速器的故障： (1) 柴油機游車 (2) 調速器輸出軸顫動 (3) 柴油機達不到全速全負荷 (4) 柴油機起動時高壓油泵齒條不能及時拉開本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(1) 柴油機游車 原因可能有：調速器反饋系統(tǒng)發(fā)生故障，應重新進行穩(wěn)定性調節(jié)；調油桿、高壓油泵空動；調速器滑油太臟或起泡，油位過低(油位表不見油位)；調速器內部故障，如飛重和軸承磨損，滑閥卡死，補償(阻尼)彈簧彈性失效等。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(2) 調速器輸出軸顫動(高頻振動) 原因可能有：調

18、速器驅動不穩(wěn)定，如傳動齒輪磨損、嚙合不良，凸輪軸傳動機構松動；飛重的彈性驅動機構故障；調速器在支座上沒有均勻固緊。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(3) 柴油機達不到全速全負荷 原因可能有：燃油齒條拉出長度不夠或調速器輸出軸已達最大行程刻度“10”，這可能由調油桿系卡滯、空動、調速器輸出軸與噴油泵油門刻度匹配不當引起；控制空氣壓力或掃氣空氣壓力太低或設定轉速過低；動力活塞運動受阻；液壓系統(tǒng)油壓過低。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束(4) 柴油機起動時高壓油泵齒條不能及時拉開。 其原因可能有：調速器中油壓低，如齒輪泵磨損、齒輪泵單向閥漏泄；柴油機起動轉速太低；升壓伺服器(利用起動空氣迅速增加燃油供油量的選用設備)動作不佳；某種斷油機構未復位。本章目錄一級子目錄二級子目錄返回上一頁下一頁結 束二、調速器的維護管理 調速器的管理應遵循說明書